С 2010 года был задействован в работах театральной компании «Наш театр», входил в состав труппы театра С.А.Д. Сниматься в кино Васильев начал в 2006 году, когда еще был студентом. Его дебютом стала картина «Цветы для снежной королевы», где Васильев играл не очень большую роль. Тогда ему было всего лишь 19 лет. На следующий год он получил уже главную роль в картине «Ностальгия по будущему», а также снялся в ситкоме «Папины дочки».

Про личное артист особо не распространяется, поскольку считает, что зрителям достаточно знать только о ролях, которые он играет. Известно, что Васильев познакомился со своей женой, актрисой Ириной Таранник, в театральном училище, где они учились на одном курсе.

Ирине, как и Денису, прекрасно удаются роли разного плана. Основное место работы Ирины - РАМТ. Актеры оформили свои отношения в 2014 году, а уже через несколько месяцев на свет появилась малышка, которую назвали Таисия.